暗物质神秘面纱即将揭开

暗物质神秘面纱即将揭开

天文学家近日确认一个极其暗淡且遥远的星系，可能几乎完全由“暗物质”（Dark Matter）构成。在这个星系中，我们所熟悉的恒星与星际物质不足1%，使得这项发现可能有助于揭开暗物质的神秘面纱。

CNN报道，20世纪初，随着天文观测工具的进步以及理论物理学的快速发展，天文学家对宇宙的理解有了突破性的进展。人们终于知道，我们所处的太阳系仅是银河系中的一个小系统，而银河系也并非宇宙的全部，在宇宙中还存在着数不清的其他星系。

然而，当科学家了解得愈多，谜团也愈多。其中最令人困惑的问题之一，就是银河系的总质量与可观测到的所有普通物质并不匹配。普通物质包括恒星、行星、星云与星际尘埃等，全部加总后仍远小于银河系应有的质量。因此科学家推测，在银河系中还存在大量看不见的“暗物质”。保守估计，暗物质总量约为普通物质的5倍。

这个最初看似大胆的“暗物质假说”，在随后几十年间逐渐累积大量观测证据，如今已成为宇宙学中最主流的理论之一。科学家认为，暗物质很可能是维持银河系螺旋结构的重要基础。根据电脑模拟，如果没有暗物质提供引力束缚，持续旋转的银河系可能在几亿年内就会逐渐散开。

然而，暗物质既不发光也不吸收光，因此至今仍未被直接观测到。科学家主要是透过其对周围物质产生的引力效应，间接推测其存在。

这也使得研究暗物质极为困难。科学家因此提出一种可能性：在宇宙中或许存在一些星系，其暗物质远多于普通物质，导致整个星系只剩下极少量恒星。天文学家将这类天体称为“低表面亮度星系”，它们可能是研究暗物质的重要对象。

在最新研究中，研究人员利用哈伯太空望远镜、欧几里得太空望远镜以及位于夏威夷的昴星团望远镜等观测设备，在英仙座星系团中发现一个恒星数量极少的天体。其中编号为“候选暗星系2”（CDG-2）的天体，是此次研究最引人注目的发现。报道指出，CDG-2位于距离地球约3亿光年的英仙座星系团中。研究团队估计，该星系极为暗淡，其质量至少99.9%由暗物质构成。

那么，科学家是如何发现它的呢？多伦多大学统计学与天体物理学博士后研究员、研究第一作者李大义（Dayi Li）表示：“低表面亮度星系虽然非常暗淡，但仍会发出一些光。而暗星系则是这类星系的极端情况，几乎没有任何典型星系应有的光线或结构。”

他指出，目前暗星系并没有严格的定义，但暗物质理论与宇宙学模拟长期以来都预测它们应该存在。至于一个星系需要拥有多少恒星才能被称为暗星系，目前仍存在争议。而CDG-2之所以被认为接近暗星系，是因为研究人员在其附近发现了球状星团。

球状星团是由大量非常古老的恒星组成的紧密球状群落，被认为是宇宙早期恒星形成的遗迹。即使周围的星系极为暗淡，球状星团本身仍然相对明亮，因此可以成为搜寻暗淡星系的重要线索。

研究人员发现4个彼此接近的球状星团，显示它们很可能属于同一个星系的结构。然而在这些星团周围，只能看到极为稀疏的星点，显示这个星系的恒星数量极少，而暗物质比例则极高。

那么，一个星系为何会几乎没有恒星，只剩下暗物质呢？研究人员推测，在星系形成早期，它虽然曾经形成过一些星团，但附近更大型的星系在经过时，其强大的引力将该星系周围的氢气剥离，使其无法继续形成新的恒星。最终只剩下一个暗物质晕与少量球状星团。研究人员形容，这就像是一个“几乎完全失败的星系”。

研究显示，CDG-2的亮度只有银河系的0.005%。以星光亮度计算，它大约相当于600万个太阳，而银河系的亮度则约为200亿个太阳。

不过，要真正确认CDG-2的暗物质含量仍需要更多观测。目前这项研究尚未使用詹姆斯．韦伯太空望远镜进行观测。科学家认为，在韦伯望远镜更高解析度的观测下，或许能发现更多细节，帮助我们了解CDG-2星系的形成过程，也让人类更接近揭开暗物质的真正面貌。

科学家发现最暗淡的星系COD-2，它位在黄圈里，之所以认定它是星系，是看到它前方有4个像砂点的球状星团，放大图见下。 (图/NASA)

4个“砂点”是4个球状星团，这是星系早期出现的结构，经过分析已确认它们是同时出现，位置也类似。因此科学家推测，这4个球状星团，是极暗淡星系COD-2的一部分。